https://www.zhihu.com/video/1016318124320264192 卡西尼号已经探索土星系统十三年了，并已改写了很多教科书记录。根据 NASA 的行星保护法则，该任务最终将会让卡西尼号穿进土星的大气层。这段视频关于卡西尼号完美收场背后的航天动力学。
这颗 2.5 吨的殉道者 Cassini 和惠更斯号是专门为探测土星制造的，小卡还做过相对论实验。为了避免失去动力的飞船撞向土星的卫星（土卫二和土卫六具备生命存在的条件，需重点保护），破坏后续的探测，NASA 决定令其「自杀殉道」。
视频来源：From The New York Time
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a. 土星的引力摄动环境很复杂。在航天领域，如果是简单的三体问题就已经没有解析解，而土星本身是个大椭球（太阳系内扁率最大行星）、引力场复杂，自身有200多颗卫星、明确轨道的大概60多颗，也就是说：飞在土星系统附近的航天器，是不可能准确预测出轨道的，必须长期保持跟踪探测并使用燃料维持轨道。 那么，如果不在燃料使用到最后时刻主动坠毁，谁都不知道航天器会最终飞到哪里。
请感受下卡西尼在土星附近的轨道（这还是加了各种轨道控制的）
b. 为什么不让它最后时刻离开土星呢？就像此前的旅行者一号探测器一样，被土星+泰坦的引力甩出去，旅行者一号甚至直接被甩出太阳系黄道平面，现在成为距离太阳系最远的人造物体。咱们能否让卡西尼号也成为星际使者？
但这个方案不可行，因为首先卡西尼号的核心设备几乎都是为了探测土星本身设计的，核心仪器是各种光学遥感仪器（从红外到紫外光谱各系列）、微波遥感仪器（雷达、无线电）、场研究（磁场、等离子、质谱仪等），离开土星后在星际空间探测方面几乎都是没有意义的。
此外，为了离开土星，代价非常大：首先动用自己的燃料硬生生逃离是根本不可能的，大家不要低估土星的引力，它的逃逸速度是35.5千米/秒，远超地球的11.2千米/秒，探测器千辛万苦抵达土星，所有的燃料都耗光也逃不出去。
c. 如果不让它坠毁，可能会落到错误的地方。土星系统有两颗极其有意义的卫星，简直是太阳系的奇葩：
一个是土卫六泰坦，这是太阳系内可以跟地球相媲美的地方，是唯一拥有稠密大气的卫星，大气压与地球相差并不大，那里存在大量的液态甲烷，大气主要成分是氮气，可谓是太阳系的另一大可能存在生命的奇迹。
二是土卫二恩克拉多斯，它是颗冰冻星球，厚厚的冰层下面有着远超地球所有水含量的巨大海洋，且内部地质活动极其活跃。它经常爆发壮观的冰火山，冰和水雾可以喷到几百千米高（重力很低），因此也是极有可能孕育生命的。关于土卫二，我曾经写过一篇科普， 土卫二为什么没有明显大气？卡西尼号的燃料是剧毒的，本身也携带有放射性同位素电机和热源，如果落进这两个卫星，都会造成巨大的污染甚至破坏那里的生命（假如有），显然不是我们想要的。
d. 卡西尼最后的轨道有巨大的科研意义。
土星是颗气态行星，顾名思义主要成分是气体，只不过最核心的部分气体已经被压成了金属态（金属氢），但它的总体密度是低于水的。
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雷达卡
发表于 2024-11-12 08:58
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